汪洋 张辉 伍冬冬 王圆方 刘帅 马东波 邓翔 吴秋歌

郑州大学第一附属医院呼吸与危重症医学科（郑州450052）

肺心病是由于支气管-肺、胸廓或肺动脉发生病变，引起肺循环阻力增加，导致肺动脉高压和右心室肥大的一种疾病［1］。肺动脉高压引起肺血管重塑是肺心病发病的主要病理基础，临床以右心室肥厚及功能不全为主要特征，发病过程中肺部持续性、进展性气流受限，导致患者出现严重通气功能障碍，最终引起呼吸衰竭，严重影响患者生命安全［2］。

茶叶系山茶科植物茶树的干燥嫩叶或叶芽，是一种传统的药食同源的天然保健饮品。茶叶中含有咖啡碱、茶多酚、维生素类、矿物质、氨基酸和脂多糖等物质，其中茶多酚（tea polyphenols，TP）是茶叶的主要生理活性成分［3］。近年来，大量研究发现，茶多酚具有抗肿瘤、降血脂、抗动脉粥样硬化、强心、抗心律失常、抗衰老和抗菌等多种生物活性，并且揭示这些生物活性均与其抗氧化作用有关［4-5］。表没食子儿茶素没食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate，EGCG）为茶多酚中主要的活性成分。研究［6-7］表明，EGCG 能抑制低氧引起的肺动脉平滑肌细胞增殖，并通过KLF-4∕MFN-2∕p-Erk信号通路抑制低氧诱导的肺动脉高压和右心室重构，提示EGCG 对右心功能不全引起的呼吸衰竭具有改善作用。

鉴于EGCG 对肺动脉高压形成可能的干预作用，本研究采用不同剂量的EGCG，探讨其对低氧环境下肺心病大鼠呼吸衰竭的改善作用，为开发治疗肺心病的药物提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物 SPF 级雄性SD 大鼠50 只，7 周龄，平均体质量（200±20）g，购自北京维通利华实验动物技术有限公司，生产许可证号：SCXK（京）2016-0006。大鼠购入后保持温度（23±2）℃，湿度（50±5）%，明暗周期12 h∕12 h 循环，适应性饲养1 周。本动物实验经郑州大学动物伦理学委员会审核批准（编号：syxk2017-221）。

1.1.2 药物、主要试剂和仪器 EGCG（美国Sigma公司），盐酸纳洛酮注射液（10 mL：4 mg，国药准字：H20064788，北京凯因科技股份有限公司），大鼠白细胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）ELISA 试剂盒（美国R&D 公司），G-100 血气分析仪（深圳市西尔曼科技有限公司），SCIREQ 小动物肺功能检测仪（北京广源达科技发展有限公司），DYCP-31DN 电泳仪（北京六一仪器厂）。

1.2 方法

1.2.1 建模、分组及干预方法 将50 只大鼠，随机分为正常对照组、模型组、EGCG 低剂量组、EGCG高剂量组和阳性对照组，每组各10 只。除健康组外，其余4 组大鼠建立肺心病模型［5］：将大鼠置于常压低氧舱内，舱内通过充入氮气，使氧气浓度保持在8%～11%，用无水CaCl2和碱石灰吸收舱内水分和CO2，使CO2浓度低于3%，4 组大鼠每天置于舱内8 h，每周6 d，共计4周。根据动物与人体等效剂量换算，模型组、EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量组和阳性对照组大鼠分别于每天入仓前30 min 腹腔注射0.5 mL 生理盐水、10 mg∕kg EGCG、50 mg∕kg EGCG、1.0 mg∕kg 盐酸纳洛酮注射液。正常对照组大鼠不入舱，腹腔注射生理盐水0.5 mL∕只，每天1 次，每周6 天，共干预4 周。

1.2.2 肺功能相关指标检测 末次干预后12 h，使用小动物肺功能检测仪检测各组大鼠肺功能相关指标，记录大鼠呼吸频率、呼气阻力、呼气峰流速值（peak expiratory flow，PEF）和50%肺活量时最大呼气流量（50%forced expiratory flow，FEF50）。

1.2.3 动脉血气相关指标及血清IL-8、TNF-α 水平检测 肺功能检测结束后，采用3%戊巴比妥钠（40 mg∕kg）腹腔注射麻醉大鼠，股动脉采血，3 500 r∕min（离心半径10 cm）离心10 cm，取血清，一部分血清使用全自动血气分析仪检测氢离子浓度（pH）、氧分压（PaO2）、二氧化碳分压（PaCO2）。一部分血清采用酶联免疫分析法检测血清中IL-8、TNF-α 水平，反应结束后使用酶标仪在450 nm 波长读取吸光度值，根据标准曲线计算血清中IL-8、TNF-α 水平。

1.2.4 血流动力学及右心室肥厚情况检测 采血结束后，将大鼠仰卧固定，颈部备皮后正中部切口，分离颈部右侧皮肤，游离颈外静脉，结扎远心端，行右心室插管术，记录大鼠肺动脉压力和颈总动脉压力波形，检测平均肺动脉压（mean pressure of pulmonary artery，mPAP）和平均颈动脉压（mean carotid artery pressure，mCAP）。处死大鼠，迅速开胸，取出心脏，生理盐水冲洗干净后，分离右心室（RV）和左心室+室间隔（LV+S），分别称重后，计算右心指数，右心指数（%）=RV∕LV+S。

1.3 统计学方法 采用SPSS 25.0 统计学软件分析数据，计量资料以均数±标准差表示，多样本计量资料比较采用单因素方差分析，两样本比较采用LSD-t检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 肺功能相关指标水平 呼吸频率、呼气阻力、PEF、FEF50 水平组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。与正常对照组比较，模型组、EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量和阳性对照组呼吸频率、PEF、FEF50 水平降低，呼气阻力升高（P＜0.05）；与模型组比较，EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量组和阳性对照组呼吸频率、PEF、FEF50 水平升高，呼气阻力降低（P＜0.05）；与EGCG 低剂量组比较，EGCG 高剂量组和阳性对照组呼吸频率、PEF、FEF50 水平升高，呼气阻力降低（P＜0.05）。EGCG高剂量组与阳性对照组呼吸频率、呼气阻力、PEF、FEF50水平比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表1。

表1 各组大鼠肺功能指标水平比较Tab.1 Comparison of lung function index levels of rats in each group ±s

表1 各组大鼠肺功能指标水平比较Tab.1 Comparison of lung function index levels of rats in each group ±s

注：与正常对照组比较，aP ＜0.05；与模型组比较，bP ＜0.05；与EGCG 低剂量组比较，cP ＜0.05

组别正常对照组模型组EGCG低剂量组EGCG高剂量组阳性对照组F值P值呼吸频率（次∕min）92.33±7.55 48.35±5.43a 61.25±6.91ab 79.47±7.62abc 81.59±7.97abc 50.759＜0.001呼气阻力［cmH2O∕（L·s）］1.47±0.23 2.33±0.31a 1.79±0.18ab 1.68±0.21abc 1.53±0.12abc 26.114＜0.001 PEF（L∕s）44.32±4.17 29.03±2.96a 33.46±3.19ab 37.98±4.52abc 38.86±3.76abc 17.327＜0.001 FEF50（L∕s）43.65±5.01 26.87±2.36a 30.94±4.37ab 38.17±4.03abc 37.64±3.62abc 27.421＜0.001

2.2 动脉血气指标水平 pH、PaO2、PaCO2水平组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。与正常对照组比较，模型组、EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量和阳性对照组pH、PaO2水平降低，PaCO2水平升高（P＜0.05）；与模型组比较，EGCG 低剂量组、EGCG高剂量组和阳性对照组pH、PaO2水平升高，PaCO2水平降低（P＜0.05）；与EGCG 低剂量组比较，EGCG 高剂量组和阳性对照组pH、PaO2水平升高，PaCO2水平降低（P＜0.05）。阳性对照组pH、PaO2水平略高于EGCG 高剂量组，PaCO2水平略低于EGCG 高剂量组，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表2 各组大鼠动脉血气指标水平比较Tab.2 Comparison of arterial blood gas index levels of rats in each group ±s

表2 各组大鼠动脉血气指标水平比较Tab.2 Comparison of arterial blood gas index levels of rats in each group ±s

注：与正常对照组比较，aP ＜0.05；与模型组比较，bP ＜0.05；与EGCG 低剂量组比较，cP ＜0.05

组别正常对照组模型组EGCG 低剂量组EGCG 高剂量组阳性对照组F 值P 值pH 7.37±0.08 5.51±0.42a 6.09±0.59ab 6.82±0.61abc 6.85±0.69abc 14.375＜0.001 PaO2（mmHg）122.47±14.71 69.25±7.46a 83.53±11.37ab 105.74±11.33abc 106.18±12.54abc 40.355＜0.001 PaCO2（mmHg）39.51±4.26 60.25±6.53a 51.53±4.72ab 44.38±4.27abc 43.62±4.87abc 30.643＜0.001

2.3 血清IL-8、TNF-α 水平 血清IL-8、TNF-α 水平组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。与正常对照组比较，模型组、EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量和阳性对照组血清IL-8、TNF-α 水平升高（P＜0.05）；与模型组比较，EGCG 低剂量组、EGCG高剂量组和阳性对照组血清IL-8、TNF-α 水平降低（P＜0.05）；与EGCG 低剂量组比较，EGCG 高剂量组和阳性对照组血清IL-8、TNF-α 水平降低（P＜0.05）。EGCG 高剂量组与阳性对照组血清IL-8 和TNF-α 水平比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表3。

表3 各组大鼠血清IL-8、TNF-α 水平比较Tab.3 Comparison of serum IL-8 and TNF-α levels of rats of various groups ±s

表3 各组大鼠血清IL-8、TNF-α 水平比较Tab.3 Comparison of serum IL-8 and TNF-α levels of rats of various groups ±s

注：与正常对照组比较，aP ＜0.05；与模型组比较，bP ＜0.05；与EGCG 低剂量组比较，cP ＜0.05

组别正常对照组模型组EGCG 低剂量组EGCG 高剂量组阳性对照组F 值P 值IL-8（ng∕L）9.47±1.08 14.37±1.36a 13.56±1.45ab 10.19±1.24abc 10.11±1.16abc 46.687＜0.001 TNF-α（ng∕L）4.71±0.67 7.06±0.76a 6.01±0.43ab 5.22±0.49abc 5.15±0.61abc 27.965＜0.001

2.4 血流动力学及右心指数 mPAP、右心指数组间比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。与正常对照组比较，模型组、EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量和阳性对照组mPAP 水平、右心指数升高（P＜0.05）；与模型组比较，EGCG 低剂量组、EGCG 高剂量组和阳性对照组mPAP 水平、右心指数降低（P＜0.05）；与EGCG 低剂量组比较，EGCG 高剂量组和阳性对照组mPAP 水平、右心指数降低（P＜0.05）。EGCG高剂量组与阳性对照组mPAP 水平、右心指数比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。各组mCAP 水平比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。见表4。

表4 各组大鼠血流动力学及右心指数比较Tab.4 Comparison of hemodynamics and right heart index of rats of various groups ±s

表4 各组大鼠血流动力学及右心指数比较Tab.4 Comparison of hemodynamics and right heart index of rats of various groups ±s

注：与正常对照组比较，aP ＜0.05；与模型组比较，bP ＜0.05；与EGCG 低剂量组比较，cP ＜0.05

组别正常对照组模型组EGCG 低剂量组EGCG 高剂量组阳性对照组F 值P 值mPAP（mmHg）13.86±2.32 25.24±2.79a 21.83±1.95ab 17.76±2.05abc 17.49±2.17abc 38.217＜0.001 mCAP（mmHg）94.78±8.34 90.77±8.76 93.03±9.41 95.28±9.46 92.68±9.96 0.452 0.787右心指数（%）28.29±3.42 40.52±4.87a 36.27±3.75ab 32.42±3.54abc 32.34±3.76abc 17.647＜0.001

3 讨论

肺心病是临床常见病，多发于吸烟者以及老年人群，病程长，并发症较多，易复发。在疾病发展后期，患者心肺功能逐渐衰弱，常伴有呼吸衰竭，患者可出现气喘、紫绀、呼吸困难、血氧饱和度下降等症状，甚至发生休克，严重影响患者生存质量［8］。临床治疗肺心病以保持呼吸通畅、控制感染和改善心肺衰竭为主要原则，多采用抗感染、糖皮质激素类药物改善症状，但由于此类药物持续时间短且存在较大不良反应，患者长期使用易产生药物依赖及抗药性［9］。目前临床上采用的主要降低肺动脉高压的药物包括前列环腺类似物、前列环素受体激动剂、内皮素受体拮抗剂、磷酸二酯酶-5 抑制剂、可溶性鸟苷酸环化酶受体激活剂。以上药物均会不同程度引起恶心、呕吐、腹泻、头痛、水肿、低血压、肝肾功能损伤等不良反应。目前关于中药方面的研究，只有七叶皂苷钠、丹参酮等多种中药及其有效成分在控制肺动脉高压、改善肺部微循环、治疗肺心病方面具有一定疗效，可为临床治疗肺心病提供一定指导［10-11］。

肺心病引起肺泡组织空气通过性受限，造成呼吸衰竭，呼吸频率减慢，PEF 反映呼吸肌的力量及气道有无阻塞，FEP50 反应气道功能障碍。发生呼吸衰竭时，由于缺氧和CO2潴留，引起酸碱失衡，通过动脉血气分析可以判断呼吸衰竭的呼吸及酸碱失衡情况，PaO2，PaCO2反应呼吸功能，pH 反应酸碱失衡情况［12-13］。肺心病发生过程中TNF-α的产生刺激呼吸道上皮表达IL-8，并可诱导p38 引起EGFR-MAPK-NF-κB-IL8 信号通路的激活，参与炎症反应和应激反应的调控［14-15］。研究表明EGFR∕MAPK 信号通路参与PM2.5 导致的肺毒性损伤及囊性纤维化肺病等肺损伤过程，通过调控EGFR∕MAPK 通路可减轻肺损伤炎症反应，改善肺功能［15］。通过检测平均肺动脉压、平均颈动脉压及右心指数可评估血流动力学及右心室肥厚程度。因此，通过以上指标可客观评价肺心病引起的呼吸衰竭的严重程度。

茶多酚是从茶叶中提取的组成复杂，分子量、性质与化学结构各异的多羟基酚类混合物，其中以儿茶素为主的黄烷醇类化合物是茶多酚的主体部分。儿茶素占茶多酚总量的60% ～80%，包括表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（ECG）、表儿茶素（EC）。其中EGCG 是茶叶中特有的儿茶素，含量最高，约占茶多酚制品的50%左右，它因其结构中有6 个邻位酚羟基而具有优于其他儿茶素的许多特性［16］。研究［17-20］表明EGCG 具有显著的抗氧化、抗炎、抗突变、抗辐射、抗病毒，对心脑血管和神经系统具有良好的保护作用。EGCG 能显著降低血清中甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）和低密度脂蛋白-胆固醇（LDL-C）含量，降低丙氨酸氨基转移酶（ALT）和天冬氨酸转氨酶（AST）活性水平，提高高密度脂蛋白-胆固醇（HDL-C）的含量，改善大鼠肝脏氧化应激状态［21］。此外，祝田田等［6］研究表明，EGCG 抑制低氧诱导的平滑肌细胞增殖具有浓度依赖性，在100 μmol∕L 浓度时能显著抑制细胞活力，而50 μmol∕L 对细胞活力无显著影响，但50 μmol∕L 能通过时间依赖性抑制低氧诱导的肺平滑肌细胞增殖。以上结果提示EGCG 能抑制低氧引起的肺动脉平滑肌细胞的增殖，从而减少肺心病的发生导致的呼吸衰竭。

本研究采用低氧诱导肺心病大鼠模型，经不同剂量EGCG 药物干预后，EGCG 各剂量组呼吸频率、呼气阻力、PEF 和PEP50 等肺功能相关指标及pH、PaO2和PaCO2等动脉血气指标得到明显改善，炎症因子水平明显下降，同时右心室肥大情况也有一定缓解，且EGCG 高剂量组与阳性对照组改善效果相当。研究结果提示EGCG 可减轻肺心病大鼠炎症反应，改善肺心病引起的机体损伤，减轻呼吸衰竭及不良反应的发生。EGCG 作为茶多酚的主要药理成分，国内外研究大多针对抗氧化应激和抗感染方面［19-22］，尚无针对呼吸衰竭改善方面的研究，是本文的一大创新之处。同时，EGCG的主要作用机制，特别是其细胞信号转导通路及相关靶点，有待进一步研究。

综上所述，EGCG 对低氧条件下引起的肺心病大鼠呼吸衰竭具有显著的抑制作用。本研究可为茶多酚相关产品的开发利用提供了实验依据。